小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道設(shè)計與施工分析

【摘要】在我國，農(nóng)田水利的建設(shè)是國家水利事業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵組成部分，在水利事業(yè)中占比重十分大，同時也為農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了重要的生產(chǎn)支撐。鑒于此，文中首先進行了小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道的設(shè)計原則分析，其次進行了小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道設(shè)計分析，包括小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道的U型槽設(shè)計、橫斷面尺寸設(shè)計、渠道斷寬深壁設(shè)計三個方面，最后進行了小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道的施工探究，包括混凝土U型槽的施工流程及要點、現(xiàn)澆砼襯砌施工流程及要點以及漿砌石支砌施工流程及要點，旨在提升農(nóng)田水利灌溉效率。

【關(guān)鍵詞】小型灌區(qū)農(nóng)田；農(nóng)田水利；渠道設(shè)計

前言：

伴隨著我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的不斷發(fā)展進步，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向自動化靠攏已經(jīng)成為了必然趨勢。而在生產(chǎn)的過程中，灌溉就成為農(nóng)作物生長期間必不可少的環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)的開展不僅提升了農(nóng)民的生產(chǎn)種植效率，同時也為我國整體農(nóng)業(yè)事業(yè)的發(fā)展水平提升奠定了堅實的基礎(chǔ)。但是在現(xiàn)階段中，在諸多因素的影響下，我國農(nóng)田水利渠道的建設(shè)質(zhì)量并不理想，其中農(nóng)田水利渠道的設(shè)計工作質(zhì)量不高是影響工程建設(shè)質(zhì)量的首要問題?；诖?，針對小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道設(shè)計與施工這一課題進行深入分析具有重要現(xiàn)實意義。

一、小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道設(shè)計原則

在型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道設(shè)計過程中，由于該項工程是一項十分繁雜的項目，在現(xiàn)場施工中，需要綜合多方面的因素進行去推進施工，才能確保工程竣工后的效益最大化[1]。此時，為了確保農(nóng)田灌溉功能，應(yīng)該在設(shè)計工作開展的過程中嚴(yán)格遵守以下幾點設(shè)計原則：其一，保障水資源利用的最大化，提升水資源的利用效益，降低水資源的浪費，擴大水利渠道的灌溉覆蓋面積。其二，在設(shè)計時需要充分考慮渠道功能的多樣化。在進行渠道的設(shè)計時，設(shè)計人員在確保水利項目滿足農(nóng)田灌溉需求之外，還應(yīng)該將其在生活用水提供、防洪排澇方面的功能考慮進去。

二、小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道設(shè)計分析

（一）小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道的U型槽設(shè)計

在小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道的U型槽斷面的設(shè)計工作開展過程中，為了確保工程的設(shè)計質(zhì)量，作為設(shè)計人員，首先應(yīng)該將工程項目渠道中的縱斷面上的渠底部、渠道頂高位置以及這類工程的其他設(shè)計工作重視起來。在這一過程中水利渠道底部的高程計算方法是利用水位的高程參數(shù)計算得出工程設(shè)計水深參數(shù)值，繼而得出渠底的設(shè)計參數(shù)[2]。與此同時，渠道的頂部高程參數(shù)計算方法是利用水位的高程與水位的超高a來相加得出的。此時，水位的高程是由地面的高程與灌溉水渠的高程h，再加上各個層級渠道的坡度參數(shù)、坡長度以及水頭的損失之和。另一方面，在進行小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道的斗渠、支渠和干渠的渠道流量設(shè)計時，為了確保渠道流量的設(shè)計質(zhì)量，應(yīng)將損耗流量及凈流量的相加之和作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，之后在嚴(yán)格按照小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道的占地面積以及施工現(xiàn)場狀況進行設(shè)計細(xì)節(jié)的優(yōu)化。

（二）小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道的橫斷面尺寸設(shè)計

在小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道橫斷面的尺寸設(shè)計過程中，作為工程的設(shè)計人員，在具體流量的設(shè)計期間應(yīng)該嚴(yán)格按照均勻流原理開展相應(yīng)的尺寸設(shè)計工作，此時需要應(yīng)用下列公式（1）推進設(shè)計工作：

（1）

在公式（1）中，A指代的是渠道過水?dāng)嗝娴膶嶋H計算面積，R指代的是水利渠道中的水力半徑參數(shù)，i指代的是水利渠道的比降參數(shù)。在這類數(shù)值的整理過程中能夠發(fā)現(xiàn)，在水利渠道工程施工的過程中，工程造價的可靠性，與渠道設(shè)計期間的各類參數(shù)值統(tǒng)計必然具有很大的聯(lián)系，同時，該類參數(shù)的設(shè)計處理，也是節(jié)省工程項目施工成本投入的重要方式[3]。另一方面，在小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道橫斷面的尺寸設(shè)計期間，公式（1）中各類數(shù)值的設(shè)計，也會對后續(xù)施工設(shè)計中的邊坡系數(shù)、渠道中渠床的寬度和深度、渠道自身的糙率確定產(chǎn)生重要的影響。

（三）小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道的渠道斷寬深壁設(shè)計

在小型灌區(qū)農(nóng)田水利工程的渠道斷寬深壁設(shè)計過程中，首先需要考量的就是工程在竣工投入使用時需要滿足的水利最優(yōu)目標(biāo)，在這一背景下，進行水利最優(yōu)設(shè)計時，就需要保障渠道斷面的寬度和深度之間的比例。在小型灌區(qū)農(nóng)田水利項目類型的工程設(shè)計時，通常會按照下列公式（2）中的計算方法進行設(shè)計：

β0=2（-m）

在公式（2）中，m指代的是農(nóng)田水利渠道的在垂直方向上的精確投影長度參數(shù)值，該項參數(shù)值的確定，能夠快速確定出相應(yīng)的渠道邊坡系數(shù)的同時，由此可見其是渠道邊坡系數(shù)的決定性因素。另一方面，農(nóng)田水利渠道的在垂直方向上的精確投影長度參數(shù)值的確定，與邊坡系數(shù)之間主要呈現(xiàn)反比例關(guān)系，那么為了保障農(nóng)田水利渠床的穩(wěn)定性，作為設(shè)計人員還應(yīng)該提前確定出精確的流數(shù)參數(shù)Vd，其應(yīng)滿足如下的要求：

VCS>Vd>Vcd

在上述要求中，VCS指代的是計算中的不淤流速，而Vcd指代的則是計算過程中的不沖流速。

三、小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道的施工探究

（一）混凝土U型槽的施工流程及要點

在進行混凝土U型槽的施工時，應(yīng)按照：①U型槽預(yù)制質(zhì)量控制→②渠道放樣控制→③溝渠開挖控制→④U型槽安裝技術(shù)→⑤回填土施工技術(shù)→⑥現(xiàn)澆混凝土壓頂技術(shù)。

在這一施工流程中，①中的施工要點在于機械設(shè)備與材料方面著手，選用最合適的施工材料，并做好U型槽的養(yǎng)護工作。②中的施工要點需要在于各個放樣點中進行嚴(yán)格的參數(shù)比對，將參數(shù)控制在允許偏差之內(nèi)，對于渠道底部開挖的深度要更加關(guān)注。③中的施工要點在于嚴(yán)格控制放樣的結(jié)果，選擇合適的渠段土方開挖工作。④中的施工要點在于U型槽的安裝技術(shù)應(yīng)用，在后期的勾縫作業(yè)中，應(yīng)該采用1：2.5的水泥砂漿進行涂刷。⑤中的施工要點在于禁止將含有大石塊的樹根或雜草土壤參雜到回填土中。⑥中的施工要點在于提升U型槽的穩(wěn)定性。

（二）現(xiàn)澆砼襯砌施工流程及要點

在進行現(xiàn)澆砼襯砌施工時，應(yīng)該按照以下施工流程進行施工：①做好施工前準(zhǔn)備→②進行土方工程的施工→③做好相應(yīng)的材料質(zhì)量控制工作→④砼澆筑施工。

在施工流程①中，施工人員需要嚴(yán)格按照相應(yīng)的組織設(shè)計規(guī)范進行工程使用相關(guān)的用電、水、機械設(shè)備的準(zhǔn)備工作，同時做好相應(yīng)的臨時性、永久性排水設(shè)施。在流程②中，進行襯砌渠道施工時，由于多數(shù)的施工任務(wù)都是新筑填方渠道，那么渠道及土方的放樣和后天工作就需要重點開展。具體而言，首先需要在土方施工前完成渠道的放樣工作，利用經(jīng)緯儀將渠道中心的控制線確定出來，將中心樁在直線段距離50m設(shè)置一個，在彎道處距離5m設(shè)置一個中心樁。其次，在土方回填的過程中，清理干凈渠床，設(shè)計渠道的坡度及夯實度。在渠道的回填土質(zhì)選擇時，需要選用能夠確保土壤含水率達標(biāo)的方案。在流程③中，應(yīng)該使用水泥、碎石、外加劑，水泥一般為325、425號。碎沙石需要具有耐久性佳、質(zhì)地堅硬的特點。外加劑應(yīng)該選用M型減水劑、PC-2型引氣劑，旨在優(yōu)化農(nóng)田水利渠道的抗?jié)B和抗凍能力。在流程③中，應(yīng)該在施工之前設(shè)計模板制作并安裝完成，將誤差控制在10mm以內(nèi)。在澆筑砼中，需要先潤濕渠床，降低澆筑砼水分蒸發(fā)的速度。當(dāng)模板拆除之后，一定要確保砼具有相應(yīng)的強度，做好養(yǎng)護工作。

（三）漿砌石支砌施工流程及要點

在漿砌石支砌施工過程中，應(yīng)該按照以下施工流程進行施工：①土方開挖→②漿砌石施工。

在施工流程①中，需要確保整個開挖過程與邊坡施工標(biāo)準(zhǔn)相符合，按照施工現(xiàn)場的區(qū)域地質(zhì)狀況去選用更為適宜的支護結(jié)構(gòu)，包括打樁、支擋板等，借以降低塌方事故發(fā)生。在此期間，還應(yīng)該做好相應(yīng)的施工檢測工作，有效矯正開挖平均標(biāo)高和尺寸設(shè)置中存在的問題。在施工流程②中，首先需要做好石料的選擇，選用堅實、沒有裂紋或風(fēng)化剝落層痕跡的石料，清潔好石料表面。其次，在正式砌筑之前，需要先在基礎(chǔ)面之上鋪設(shè)一層厚度在3-5cm之間的稠砂漿。正式砌筑之時，潤濕石料提升其粘結(jié)性，運用坐漿法進行分層砌筑，施工推進順序為角石-面石-腹石。在具體的填筑施工開始之前，需要將座漿鋪設(shè)完成，用灰漿將石料之間的縫隙填滿至30%-50%，再使用錘子將石片敲擊到灰縫之中。

總結(jié)：

綜上所述，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，水利渠道具有十分重要的作用。在我國內(nèi)，小型的灌區(qū)數(shù)量十分多，為了有效確保農(nóng)業(yè)的正常發(fā)展，提升對于小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道的設(shè)計工作重視程度已經(jīng)迫不及待。在這一基礎(chǔ)上，作為工程的設(shè)計熱源，一定要提升自身的設(shè)計水平，才能為后期的施工提供有效的保障，最終提升農(nóng)田水利事業(yè)的設(shè)計及施工質(zhì)量。

參考文獻：

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